(57)【要約】  無線周波数信号及びセンサを使用して環境（たとえば、屋内環境）を監視するためのシステム及び方法が本明細書で開示される。一実施形態では、ワイヤレス非対称ネットワークを提供するためのシステムは、１又はそれ以上の処理ユニット、及びワイヤレス非対称ネットワーク内で無線周波数（ＲＦ）通信を送受信するための少なくとも１つのアンテナを有するハブと、ワイヤレス非対称ネットワーク内のハブとの双方向ＲＦ通信を可能にする送信機及び受信機を有するワイヤレスデバイスを各々が有する複数のセンサノードとを備える。ハブの１又はそれ以上の処理ユニットは、命令を実行して、ＲＦ通信の電力レベルに基づいて、ワイヤレス非対称ネットワーク内の動き及び占有のうちの少なくとも一方を決定するように構成される。【選択図】図４Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤレス非対称ネットワークを提供するためのシステムであって、
１又はそれ以上の処理ユニット、及び、前記ワイヤレス非対称ネットワークにおいて無線周波数（ＲＦ）通信を送受信するための少なくとも１つのアンテナを有するハブと、
前記ワイヤレス非対称ネットワークにおける前記ハブとの双方向ＲＦ通信を可能にする送信機及び受信機を有するワイヤレスデバイスを各々が有する複数のセンサノードと、
を具備し、
前記ハブの前記１又はそれ以上の処理ユニットが、命令を実行して、前記ＲＦ通信の電力レベルに基づいて、前記ワイヤレス非対称ネットワーク内の動き及び占有のうちの少なくとも一方を決定するように構成される、ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記ハブの前記１又はそれ以上の処理ユニットが、命令を実行して、前記ワイヤレス非対称ネットワークに関連付けられた屋内環境内の人間又はペットの動きと人間又はペットの占有とを決定することに基づいて、前記ワイヤレス非対称ネットワーク内の動き及び占有のうちの少なくとも一方を決定するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ハブの前記１又はそれ以上の処理ユニットが、命令を実行して、前記ワイヤレス非対称ネットワーク内のベースライン状態を示す受信されたＲＦ通信のベースライン電力レベルを決定し、さらに動き状態又は占有状態を示す受信されたＲＦ通信のしきい値電力レベルをも決定するように構成され、
前記しきい値電力レベルが前記ベースライン電力レベルよりも小さい所定のしきい値である、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記ハブの前記１又はそれ以上の処理ユニットが、命令を実行して、前記複数のセンサノードからＲＦ通信を受信することに基づいて、前記複数のセンサノードに関する位置情報を決定するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記複数のセンサが、ベースライン電力レベル及びしきい値電力レベルを決定するために、互いから間隔をおいたしきい値密度を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
第１のハブが、主電源によって給電され、前記複数のセンサノードが、各々、前記ワイヤレス非対称ネットワークを形成するためにバッテリ電源によって給電される、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記ハブ及び前記複数のセンサノードのために利用可能な電力の非対称性が、低デューティサイクルのネットワーキングに基づいて前記複数のセンサノードのワイヤレスセンサネットワークにおけるバッテリ寿命及び通信範囲を向上させて、前記ワイヤレスセンサネットワーク内の前記複数のセンサノードの送信に関連するエネルギー消費を削減するために活用される、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
装置であって、
命令を記憶するためのメモリと、
ワイヤレスネットワークアーキテクチャにおける複数のセンサノードを監視するための命令を実行する１又はそれ以上の処理ユニットと、
無線周波数（ＲＦ）回路であって、前記ワイヤレスネットワークアーキテクチャにおける前記装置の前記無線周波数（ＲＦ）回路との双方向通信を可能にする送信機及び受信機を有するワイヤレスデバイスを各々が有する前記複数のセンサノードにＲＦ通信を送信し、前記複数のセンサノードからＲＦ通信を受信するＲＦ回路と、
を具備し、
前記装置の前記１又はそれ以上の処理ユニットが、命令を実行して、前記装置との周期的な双方向通信を可能にするように、前記複数のセンサノードのための少なくとも１つの周期保証タイムスロットを交渉することと、前記受信されたＲＦ通信の電力レベルに基づいて、前記ワイヤレスネットワークアーキテクチャ内の動き及び占有のうちの少なくとも一方を決定することと、を行うように構成される、ことを特徴とする装置。
【請求項９】
前記ハブの前記１又はそれ以上の処理ユニットが、命令を実行して、前記ワイヤレスネットワークアーキテクチャに関連付けられた屋内環境内の人間又はペットの動きと人間又はペットの占有とを決定することに基づいて、前記ワイヤレスネットワークアーキテクチャ内の動き及び占有のうちの少なくとも一方を決定するように構成される、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記ハブの前記１又はそれ以上の処理ユニットが、命令を実行して、前記ワイヤレス非対称ネットワーク内のベースライン状態を示すベースライン電力レベルを有するＲＦ通信の第１のセットを識別することと、さらに動き状態又は占有状態を示すしきい値電力レベルを有するＲＦ通信の第２のセットを識別することと、を含む、受信されたＲＦ通信の電力レベルを決定するように構成される、請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
前記電力レベルが、前記動き状態又は前記占有状態を決定するために前記しきい値レベルのためのＲＳＳＩのしきい値と比較されるべき前記ベースラインレベルのためのＲＳＳＩのベースライン値を含む受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）情報を含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記複数のセンサノードが第１のグループのセンサノード及び第２のグループのセンサノードを含み、前記第１のグループのセンサノードのうちの少なくとも１つの送信機が、第１の周期保証タイムスロットの間に動作可能であるように構成され、前記第２のグループのセンサノードのうちの少なくとも１つの送信機が、前記第１の周期保障タイムスロット又は第２の周期保証タイムスロットの間に動作可能であるように構成される、請求項８に記載の装置。
【請求項１３】
ワイヤレスネットワークアーキテクチャにおいて動き又は占有を決定するための方法であって、
ハブの少なくとも１つのアンテナを含む無線周波数（ＲＦ）回路を用いて、前記ワイヤレスネットワークアーキテクチャにおける複数のセンサノードにＲＦ通信を送信するステップと、
前記ハブの少なくとも１つのアンテナを含む前記ＲＦ回路を用いて、前記ワイヤレスネットワークアーキテクチャにおける前記ハブの前記ＲＦ回路との双方向ＲＦ通信を可能にする送信機及び受信機を有するワイヤレスデバイスを各々が有する前記複数のセンサノードからＲＦ通信を受信するステップと、
前記ハブ又はセンサノードの１又はそれ以上の処理ユニットを用いて、前記複数のセンサノードから受信されたＲＦ通信に関する電力レベル情報を決定し、前記受信されたＲＦ通信に関する前記電力レベル情報に基づいて、前記ワイヤレスネットワークアーキテクチャに関連付けられた屋内環境内の人間又はペットの動きと人間又はペットの占有とのうちの少なくとも一方を決定するステップと、
を含む、ことを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記ハブの前記１又はそれ以上の処理ユニットを用いて、前記ワイヤレスネットワークアーキテクチャ内のベースライン状態を示す受信されたＲＦ通信の第１のセットのベースライン電力レベルを決定し、動き状態又は占有状態を示す受信されたＲＦ通信の第２のセットのしきい値電力レベルを決定するステップ、をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記電力レベル情報が、前記動き状態又は前記占有状態を決定するためにしきい値と比較されるべきＲＳＳＩの瞬時値を含む受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）情報を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記電力レベル情報が、時間平均ＲＳＳＩ及びＲＳＳＩの変動の周波数分析のうちの少なくとも一方を決定して、前記動き状態又は前記占有状態を決定する、ために使用されるべき受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）情報を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記屋内環境の領域内の占有を示す前記占有状態の決定に基づいて、前記屋内環境内でロボットの移動を誘導するための経路を決定するステップ、をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記受信されたＲＦ通信に関する前記電力レベル情報に基づいて、前記屋内環境内のロボットの場所を特定するステップ、をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
ロボットを用いて画像データを取り込むステップと、
前記複数のセンサのうちの少なくとも１つのセンサを用いて画像データを取り込むステップと、
前記ロボットの前記画像データ、前記少なくとも１つのセンサの画像データ、及び、前記受信されたＲＦ通信に関する前記電力レベル情報に基づいて、前記屋内環境内の前記ロボットのマッピングを決定するステップと、
をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
前記屋内環境内で正常であると考えられないイベントを特定するステップと、
前記イベントの検出を示すために前記ハブ又は少なくとも１つのセンサとの少なくとも１つの通信を生成するステップと、
前記少なくとも１つの通信を前記ロボットに送信するステップと、
前記検出されたイベントに近接する場所に移動することにより、前記イベントを調査するように前記ロボットを起動するステップと、
前記イベントに関連する領域の画像を取り込むステップと、
前記ロボットによって取り込まれた前記画像に基づいて、前記イベントが発生したかどうかを決定するステップと、
をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、無線周波数信号及びセンサを使用して環境（たとえば、屋内環境、屋外環境）を監視するためのシステム及び方法に関する。
【０００２】
関連出願の相互参照
本出願は、参照により全体が本明細書に組み込まれる、２０１６年１月５日に出願された、無線周波数信号及びセンサを使用して環境を監視するためのシステム及び方法と題する、第１４／９８８，６１７号の優先権を主張する。
【背景技術】
【０００３】
多くの屋内環境では、占有又は動きを検出することが望ましい。そのようなシステムの例には、照明のオン／オフをトリガするために使用されるモーションセンサ及び／又は占有センサ、並びにセキュリティシステムを実装するために使用されるモーションセンサが含まれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
人及びペットの動き又は存在を監視する現在の実装形態は、主に、生き物によって放射される熱を検出するパッシブ赤外線（ＰＩＲ）モーションセンサにしばしば依存し、時には超音波センサと組み合わせられる。これは、そのようなセンサの短所（温度変化に対する感受性、ペット又は人を区別する能力の欠如、及び遠距離でのデッドスポット）に起因する、誤検出読取りの問題をしばしば提示する。加えて、これらのシステムは、センサのまわりの比較的小さい領域にわたる視線測定に限定される。そのため、（壁、家具、植物などでブロックされた領域などの）見通し外の他の部屋又は位置の状況に関する情報を取得することは可能ではない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施形態の場合、無線周波数信号及びセンサを使用して環境（たとえば、屋内環境、屋外環境）を監視するためのシステム及び方法が本明細書で開示される。一実施形態では、ワイヤレス非対称ネットワークを提供するためのシステムは、１又はそれ以上の処理ユニット、及びワイヤレス非対称ネットワーク内で無線周波数（ＲＦ）通信を送受信するための少なくとも１つのアンテナを有するハブと、ワイヤレス非対称ネットワーク内のハブとの双方向ＲＦ通信を可能にする送信機及び受信機を有するワイヤレスデバイスを各々が有する複数のセンサノードとを備える。ハブの１又はそれ以上の処理ユニットは、命令を実行して、受信されたＲＦ通信の電力レベルに基づいて、ワイヤレス非対称ネットワーク内の動き及び占有のうちの少なくとも一方を決定するように構成される。
本発明の実施形態の他の特徴及び利点は、添付図面及び以下の発明を実施するための形態から明らかになるであろう。
【０００６】
本発明の実施形態は、添付図面の図において限定ではなく例として示され、添付図面では同様の参照符号は同様の要素を示す。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、一実施形態による、センサノードの各グループが通信用に周期保証タイムスロットを割り当てられる、メッシュ状のネットワーク機能が可能なツリーネットワークアーキテクチャを主に有するシステムを示す図である。
【０００８】
【図２】図２は、一実施形態による、ワイヤレスネットワークアーキテクチャ内のハブ及びワイヤレスノードのグループによって送信される通信を有する図２００である。
【０００９】
【図３】図３は、一実施形態による、ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャのハブ及びノード１〜４に関する送信及び受信のタイムラインを示す図である。
【００１０】
【図４Ａ】図４Ａは、一実施形態による、信号強度における変化の検出時、及び同様に動き又は占有の検出時のノードの位置推定のための方法を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、一実施形態による、信号強度における変化の検出時、及び同様に動き又は占有の検出時のノードの位置推定のための方法を示す図である。
【図４Ｂ（２）】図４Ｂ（２）は、一実施形態による、信号強度における変化の検出時、及び同様に動き又は占有の検出時のノードの位置推定のための方法を示す図である。
【００１１】
【図５Ａ】図５Ａは、一実施形態による、ベースライン状態に関するセンサネットワークのＲＳＳＩ測定値のプロットを示す図である。
【００１２】
【図５Ｂ】図５Ｂは、一実施形態による、存在状態に関するセンサネットワークのＲＳＳＩ測定値のプロットを示す図である。
【００１３】
【図６】図６は、一実施形態による、様々な部屋に広がるノード及び中央に位置するハブを有する例示的な建物（たとえば、住宅）を示す図である。
【００１４】
【図７】図７は、一実施形態による、建物の様々な領域に居る人又は人々の考えられる動きの例を示す図である。
【００１５】
【図８】図８は、一実施形態による、建物の様々な領域に居る人又は人々の考えられる動きに基づくＲＳＳＩ測定値の例を示す図である。
【００１６】
【図９Ａ】図９Ａは、一実施形態による、ＲＳＳＩ測定値に基づいてどのように占有を検出できるかを示す図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、一実施形態による、ＲＳＳＩ測定値に基づいてどのように占有を検出できるかを示す図である。
【００１７】
【図１０】図１０は、一実施形態による、サンプルビルディング（たとえば、住宅）内の清掃ロボットが辿るパターンを示す図である。
【００１８】
【図１１】図１１は、一実施形態による、環境のより良い表現を提供するために、センサノードの複数の視野角からの画像を床レベルのロボットから撮られた画像と組み合わせることを示す図である。
【００１９】
【図１２】図１２は、一実施形態による、既知の時間間隔でビュー１２００及び１２１０の画像を取り込むことを示す図である。
【００２０】
【図１３】図１３は、一実施形態による、ビュー１３００に示されたように、屋内環境内の資産を追跡するために使用できるロボットを示す図である。
【００２１】
【図１４Ａ】図１４Ａは、一実施形態による、建物又は屋内環境内でのイベント（たとえば、窓が開けられたこと、漏水が検出されたことなど）を確認するために、ロボットがどのように使用されてもよいかを示す図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、一実施形態による、建物又は屋内環境内でのイベント（たとえば、窓が開けられたこと、漏水が検出されたことなど）を確認するために、ロボットがどのように使用されてもよいかを示す図である。
【００２２】
【図１５Ａ】図１５Ａは、一実施形態による、電源コンセント用のオーバーレイ１５００として実装されたハブの例示的な実施形態を示す図である。
【００２３】
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、一実施形態による、電源コンセント用のオーバーレイとして実装されたハブ１５２０のブロック図の分解図の例示的な実施形態を示す図である。
【００２４】
【図１６Ａ】図１６Ａは、一実施形態による、コンピュータシステム、アプライアンス、又は通信ハブ内に配置するためのカードとして実装されたハブの例示的な実施形態を示す図である。
【００２５】
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、一実施形態による、コンピュータシステム、アプライアンス、又は通信ハブ内に配置するためのカードとして実装されたハブ１６６４のブロック図の例示的な実施形態を示す図である。
【００２６】
【図１６Ｃ】図１６Ｃは、一実施形態による、アプライアンス（たとえば、スマート洗濯機、スマート冷蔵庫、スマートサーモスタット、他のスマートアプライアンスなど）内に実装されたハブの例示的な実施形態を示す図である。
【００２７】
【図１６Ｄ】図１６Ｄは、一実施形態による、アプライアンス（たとえば、スマート洗濯機、スマート冷蔵庫、スマートサーモスタット、他のスマートアプライアンスなど）内に実装されたハブ１６８４のブロック図の分解図の例示的な実施形態を示す図である。
【００２８】
【図１７】図１７は、一実施形態による、センサノードのブロック図である。
【００２９】
【図１８】図１８は、一実施形態による、ハブを有するシステム又はアプライアンス１８００のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
一実施形態では、ワイヤレスネットワーク内の信号強度測定値の使用に基づいて、環境（たとえば、屋内環境、屋外環境）の動き及び占有のうちの少なくとも一方を検出するシステムが開示される。信号強度情報は、従来の動き及び占有検知システムにおいて一般的に見られる厳しい視線制限なしに、占有及び動きのうちの少なくとも１つの検出を提供する。屋内環境の動き及び占有を検出するための方法も開示される。これらは、セキュリティシステム、建物の照明及び暖房／冷房システムの操作及び制御などの、そのような情報を利用する幅広いアプリケーションに使用されてもよい。ワイヤレスネットワーク内の信号強度測定値を使用して、ロボット（たとえば、屋内ロボット、清掃ロボット、屋内環境に近接したロボット、プール清掃ロボット、側溝清掃ロボットなど）の動作を誘導するシステム及び方法も開示される。システム及び方法は、屋内環境内で動作するロボットの動作を向上させるために、ワイヤレスネットワーク内に配備された他のセンサ（たとえば、光学センサ、画像センサなど）からのデータを利用することができる。
【００３１】
この目的のために、屋内環境は、同様の問題（たとえば、近くの壁の存在など）が存在する可能性がある、建物及び他の構造物のまわりの領域内などの、屋内に近い環境を含むことも想定される。
【００３２】
動き及び占有を決定するための従来手法は、セキュリティシステム及び照明の制御に一般的に使用されている。そのような情報は、通常、清掃ロボットの動作などの保守機能の誘導には使用されない。当然、提供された情報が潜在的に清掃を必要とする屋内環境の領域を識別するために使用されてもよいので、そのような情報は同じものの動作を誘導するために使用される可能性がある。
【００３３】
したがって、従来技術の動き及び占有検知システムの前述の短所を軽減する動き及び占有検知システムを実現することが望ましい。そのようなシステムは、次いで、セキュリティシステム及び照明／暖房／冷房制御システムなどの屋内監視及び制御システムの有効性及び動作を改善するために使用されてもよい。さらに、清掃ロボットなどの屋内システムの動作を誘導するシステムなどによって提供される情報を使用することが望ましい。
【００３４】
一実施形態では、本設計のセンサノードは、少なくとも部分的に、本設計のセンサノードの受信機をより短い時間期間の間動作可能にすることに起因して、従来手法のノードの電力消費と比較して、消費する電力が著しく少ない。また、非繰返しタイムスロット定義信号は、タイムスロット定義信号が頻繁に繰り返される必要がある従来手法と比較して、時間を節約し、ネットワーク輻輳及び帯域幅要件を低減する。
【００３５】
一実施形態では、電力供給力における非対称性は、バッテリ電源によって電力供給されるノードのバッテリ寿命を長く維持しながら、ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャにおいて長距離通信を提供するために活用されてもよい。例示的な実施形態では、バッテリ駆動ノードにおいて長いバッテリ寿命（たとえば、約１０年、少なくとも１０年）を提供しながら、通信ノード間の２０メートルの通信範囲が実現されてもよい。これは、本発明の実施形態によるエネルギー認識ネットワーキングプロトコルを実装することによって実現されてもよい。具体的には、長寿命バッテリ駆動ノードがツリーの終端で使用される場合、メッシュベースの特徴を有するツリー状ネットワークアーキテクチャが使用されてもよい。
【００３６】
例示的なツリー状ネットワークアーキテクチャは、２０１５年１月２９日に出願された米国特許出願第１４／６０７，０４５号、２０１５年１月２９日に出願された米国特許出願第１４／６０７，０４７号、２０１５年１月２９日に出願された米国特許出願第１４／６０７，０４８号、及び２０１５年１月２９日に出願された米国特許出願第１４／６０７，０５０号に記載されており、それらは参照により全体が本明細書に組み込まれる。別の例示的なワイヤレスネットワークアーキテクチャが、２０１５年１０月２８日に出願された米国特許出願第１４／９２５，８８９号に記載されている。
【００３７】
住宅、アパート、オフィス、及び商業ビルディングを含む屋内環境、並びに駐車場、歩道、及び庭園などの近くの外部位置で使用するためのワイヤレスセンサネットワークが記載される。ワイヤレスセンサネットワークはまた、電源を有する任意のタイプの建物、構造物、筐体、乗り物、ボートなどで使用されてもよい。センサシステムは、長い通信距離を維持しながらセンサノードに良好なバッテリ寿命を提供する。
【００３８】
システムは、標準的な通信（たとえば、ノード識別情報、センサデータ、ノード状態情報、同期情報、位置特定情報、ワイヤレスセンサネットワークに関する他のそのような情報、飛行時間（ＴＯＦ）通信など）のためのツリーネットワークアーキテクチャを主に有してもよい。
【００３９】
センサノードは、上位のハブ又はノードとのアップストリーム通信のみを有し、別のハブ又はノードとのダウンストリーム通信を有さない場合、終端ノードである。各ワイヤレスデバイスは、ハブ又は他のセンサノードとの双方向通信を可能にする送信機及び受信機（又はトランシーバ）を有するＲＦ回路を含む。
【００４０】
図１は、一実施形態による、センサノードの各グループが通信用に周期保証タイムスロットを割り当てられる、メッシュ状のネットワーク機能が可能なツリーネットワークアーキテクチャを主に有するシステムを示す。システム１５０は、トリガされているしきい値基準（たとえば、特定の距離による少なくとも１つのノードの移動、特定の距離によるノードとハブとの間の経路長の変化）に基づいて、センサノードの位置を特定するためのメッシュ状ネットワークアーキテクチャを確立することができる。システム１５０は、ハブ１１０と、ノード１７０、１８０、１９０の第１のグループ１９５と、ノード１２０、１２４、１２８、１３０、１３２の第２のグループ１９６とを含む。センサノードは様々なグループに割り当てることができる。別の例では、グループ１９６は、ノード１２０及び１２４の第１のサブグループと、ノード１２８、１３０、及び１３２の第２のサブグループとに分割される。一例では、各グループ（又はサブグループ）は、他のノード又はハブと通信するための異なる周期保証タイムスロットを割り当てられる。
【００４１】
ハブ１１０はワイヤレスデバイス１１１を含み、センサノード１２０はワイヤレスデバイス１２１を含み、センサノード１２４はワイヤレスデバイス１２５を含み、センサノード１２８はワイヤレスデバイス１２９を含み、センサノード１３０はワイヤレスデバイス１３１を含み、センサノード１３２はワイヤレスデバイス１３３を含み、センサノード１７０はワイヤレスデバイス１７１を含み、センサノード１８０はワイヤレスデバイス１８１を含み、センサノード１９０はワイヤレスデバイス１９１を含む。図示されていないさらなるハブは、ハブ１１０又は他のハブと通信することができる。ハブ１１０はセンサノードと双方向に通信する。
【００４２】
これらの通信には、ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャ内の双方向通信１４０〜１４４、１７２、１８２、及び１９２が含まれる。センサノードは、通信１６１〜１６６、１７３、及び１８３に基づいて互いに双方向に通信して、ハブ及びセンサノードの位置を特定することを含む、様々なアプリケーションにメッシュ状の機能を提供する。
【００４３】
一実施形態では、ハブ１１０の制御デバイス１１１は、命令を実行して、単一のタイムスロット定義信号を使用して、一度センサノードのグループごとに周期保証タイムスロットのタイミングを決定又は交渉するように構成される。
【００４４】
ハブはまた、デバイス１９８（たとえば、クライアントデバイス、モバイルデバイス、タブレットデバイス、コンピューティングデバイス、スマートアプライアンス、スマートＴＶなど）を含む他のデバイスと双方向に通信するように設計される。
【００４５】
図１に示されたアーキテクチャを使用することにより、長いバッテリ寿命を必要とするノードは、通信に費やされるエネルギーを最小化し、ツリー階層内の上位ノードは、利用可能なエネルギー源を使用して実装されるか、又はより高い容量を供給するか若しくはより短いバッテリ寿命を与えるバッテリを代替的に使用することができる。バッテリ駆動終端ノードでの長いバッテリ寿命の実現を容易にするために、それらのノードとそれらの上位の相手方（以下、最下位ハブと呼ばれる）との間の通信は、最下位ハブと終端ノードとの間で最小送受信トラフィックが発生するように確立されてもよい。
【００４６】
受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）は、デバイスによって受信されているＲＦ信号の電力の尺度である。複数のノードが定期的に中央ハブ及び互いと通信している例示的なワイヤレスネットワークでは、時間とともにＲＳＳＩ値を測定及び記録することが可能である。任意の所与のノードがネットワーク内からのＲＦ信号を検知すると、関連するＲＳＳＩ値及び信号の発信元を記録又はログすることができる。これは、スケジュールされたルーチン／メンテナンス通信中又はオンデマンドで実行することができる。
【００４７】
図１は、例示的なワイヤレスセンサネットワーク内の通信を示す。このネットワークでは、ＲＳＳＩは、ハブから１つ若しくは複数のノードへの通信、ノードからハブへの通信、又はノード間の通信を含むが、それらに限定されない、１又はそれ以上の通信シグナリングイベントの間に、ハブ及び任意のノードのうちの少なくとも１つによって測定することができる。ＲＳＳＩは、ハブと前記ノードとの間の通信に関して、若しくはハブと別のノードとの間の通信に関連して検出された信号についてさえ、ハブによって、又はいずれかのノードによって測定することができる。
【００４８】
図２は、一実施形態による、ワイヤレスネットワークアーキテクチャ内のハブ及びワイヤレスノードのグループによって送信される通信を有する図２００を示す。図２００は、ワイヤレスセンサネットワーク内の通信に関する垂直軸（送信電力２５１）対水平軸（タイムライン２５０）を示す。ブロードキャストビーコン信号２０１〜２０５は、タイムライン２５０上で周期的に（たとえば、５０ミリ秒、１００ミリ秒、２００ミリ秒などで）繰り返される。ブロードキャストビーコン信号は、アドレス情報（たとえば、物理ネットワークセグメント上の通信用ネットワークインターフェース（たとえば、ハブ）に割り当てられた一意の識別子を定義するオプションのＭＡＣアドレス情報）と、参照によりその全体が組み込まれている特許出願第１４／９２５，８８９号の図６の記載とともに説明されたフレームに関する情報も含んでもよい。動作可能な受信機を有するセンサノードのグループに関する時間期間２２０〜２２３に対応するタイムスロットを定義するために、タイムスロット定義信号（たとえば、特許出願第１４／９２５，８８９号のタイムスロット定義信号６５６）が一度（繰返しなしで）前に定義されている。
【００４９】
一例では、センサは、次の保証タイムスロットの間、又は場合によっては次の保証タイムスロットより前に、センサにアラーム信号を生成させ送信させるトリガリングイベントを検出する。ハブは、アラーム信号を受信し、アラーム信号の受信に基づいてアクション（たとえば、すべてのノードを起こさせるアラーム信号を繰り返すこと、住宅の所有者、警察署、消防署、救急車などにアラーム信号が送信されるようにすること）を決定する。他のセンサノードを起こすと、ハブは他のセンサからさらなる通信を受信してもよい。ハブは、次いで、さらなる通信に基づいて適切なアクションを決定することができる。たとえば、ハブから起床信号を受信した後のすべてのセンサは、画像を取り込み、分析のためにハブに画像を送信することができる。
【００５０】
本明細書で説明されたようなハブとノードとの間の通信は、無線周波数を使用する直接ワイヤレス通信、住宅、アパート、商業ビルなどの中の電気配線上に信号を変調することによって実現される電力線通信、８０２．１１ａ、８０２．１１ｂ、８０２．１１ｎ、８０２．１１ａｃのような標準ＷｉＦｉ通信プロトコル、及び当業者には明らかなはずの他のそのようなＷｉＦｉ通信プロトコルを使用するＷｉＦｉ通信、ＧＰＲＳ、ＥＤＧＥ、３Ｇ、ＨＳＰＤＡ、ＬＴＥなどのセルラー通信、及び当業者には明らかなはずの他のセルラー通信プロトコル、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信、Ｚｉｇｂｅｅなどのよく知られたワイヤレスセンサネットワークプロトコルを使用する通信、並びに当業者には明らかなはずの他の有線ベース又はワイヤレスの通信方式を含むが、それらに限定されない様々な手段を使用して実現されてもよい。一例では、ＲＦ通信は、約５００ＭＨｚから約１０ＧＨｚまでの周波数範囲（たとえば、約９００ＭＨｚ、２．４ＧＨｚ、５ＧＨｚなど）を有する。ＲＦ通信は、ＩＲ通信とは対照的に、壁、ガラス、及び他の構造物を通して送信されることが望ましい。ＲＦ通信は、センサノードが動作可能であるかどうかを決定するために、ある時間期間で（たとえば、３０〜９０秒ごとに）送信されてもよい。ＲＦ通信は、所与の時間に受信された通信用の電力レベルを特定するために、ある時間期間（たとえば、１〜１０秒）で監視され分析されてもよい。
【００５１】
終端ノードとハブとの間の無線周波数通信の実装形態は、狭帯域、チャネル重複、チャネルステッピング、マルチチャネル広帯域、及び超広帯域の通信を含む様々な方法で実施されてもよい。
【００５２】
一実施形態では、ハブは、ネットワーク上の衝突を回避するために、将来の送信／受信の通信のタイミングをシフトするように、１又はそれ以上のノードに指示することができる。図３は、一実施形態による、ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャの衝突を回避するために、送信及び受信の通信をシフトするための時間シーケンスを示す。図３は、一実施形態による、ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャのハブ及びノード１〜４に関する送信及び受信のタイムラインを示す。最初に、ノード１は、送信タイムライン（ＴＸ）の送信ウィンドウ３１０の間にハブに通信を送信する。この実施形態では、ハブの連続受信ウィンドウ３０８によって示されたように、ハブは連続してリッスンする。次いで、ハブは、ノード１の受信タイムライン（ＲＸ）の受信ウィンドウ３１２用のタイミングを決定するために、ノード１の送信ウィンドウマイナス受信ウィンドウの分離を算出する。ハブは、ハブの送信ウィンドウ３１４の間にノード１に通信を送信し、ノード１の受信ウィンドウ３１２はこの通信を受信する。言い換えれば、ノード１のワイヤレスデバイスのＲＦ回路の受信機（又はトランシーバの受信機機能）は、通信を受信するために受信ウィンドウ３１２の間に受信するように動作可能である。
【００５３】
同様に、ハブはノード２と通信するか、又はノード２と取引する。ノード２は、ノード２の送信タイムライン（ＴＸ）の送信ウィンドウ３１６の間にハブに通信を送信する。次いで、ハブは、ノード２の受信タイムライン（ＲＸ）の受信ウィンドウ３２０用のタイミングを決定するために、ノード２の送信ウィンドウマイナス受信ウィンドウの分離を算出する。ハブは、ハブの送信ウィンドウ３１８の間にノード２に通信を送信し、ノード２の受信ウィンドウ３２０はこの通信を受信する。
【００５４】
次いで、ハブは、ノード３の送信ウィンドウ３２２の間にノード３からの通信を検出し、同時に、又はほぼ同時に、ノード４の送信ウィンドウ３２４の間にノード４からの通信も検出する。この衝突時間３３０において、ハブは（たとえば、ハブが送信の一部又は全部が理解不能であるか、又は不可逆的に歪んでいることを検出すると）衝突３３１が発生したことを検出する。言い換えれば、ノード３及びノード４からの通信は結合して、衝突時間３３０又はその付近でハブによって受信される理解不能な送信（たとえば、不可逆的に歪んだ送信）を形成する。次いで、ハブは、理解不能な又は歪んだ送信ウィンドウ（たとえば、送信ウィンドウ３２２及び３２４）の間に、理解不能な又は歪んだ送信を送信されたノードのうちのいずれかのために次の受信ウィンドウを算出することができる。ノード３及び４用のその次の受信ウィンドウ（たとえば、受信ウィンドウ３３２及び３３４）、又は任意のさらなる後続の受信ウィンドウ（たとえば、受信ウィンドウ３４５及び３４７）では、送信ウィンドウ３２６を有するハブは、図３に示されたように、異なる時間遅延又は時間期間によってそれらそれぞれの送信ウィンドウ及び受信ウィンドウをシフトするように、衝突ノード（たとえば、ノード３及び４）に指示することができる。この例では、送信ウィンドウ３４４及び送信ウィンドウ３４６の間の送信に基づいて衝突を回避するために、ノード３の送信ウィンドウ３２２から送信ウィンドウ３４４への時間遅延又はシフト３５０は、ノード４の送信ウィンドウ３２４から送信ウィンドウ３４６への時間遅延又はシフト３５２よりも小さい。
【００５５】
この時間遅延又はシフトは、たとえば、各ノード内の乱数発生器を使用してランダムに決定されてもよく、又はハブによって決定及び指示されてもよい。ハブは、利用可能な将来のウィンドウから選択し、それらを衝突ノードへのセットとして供給することができる。次いで、これらの衝突ノードは、たとえば、これらのうちの１つをランダムに選択することができる。この選択が行われると、将来のウィンドウでは衝突は回避されるはずである。一方、（たとえば、衝突ノードの２つが同じタイムシフトを選択してしまったので）次のウィンドウ内で再び衝突が発生した場合、プロセスはすべての衝突が回避されるまで繰り返すことができる。このようにして、ハブは、ノードからのかなりの複雑さを必要とせずにネットワーク全体の動作を調停することができ、このようにして、ノードの動作に必要なエネルギーが削減される。
【００５６】
図４Ａ及び図４Ｂは、一実施形態による、信号強度における変化の検出時、及び同様に動き又は占有の検出時のノードの位置推定のための方法を示す。方法４００及び４９０の動作は、処理回路若しくは処理ロジックを含む、ワイヤレスデバイス、ハブ（たとえば、装置）のワイヤレス制御デバイス、又はシステムによって実行されてもよい。処理ロジックは、ハードウェア（回路、専用ロジックなど）、（汎用コンピュータシステム又は専用のマシン若しくはデバイス上で実行されるものなどの）ソフトウェア、或いは両方の組合せを含んでもよい。一実施形態では、ハブは、方法４００及び４９０の動作を少なくとも部分的に実行する。少なくとも１つのセンサノードも、方法４００及び４９０の動作のうちのいくつかを少なくとも部分的に実行してもよい。
【００５７】
動作４０１において、無線周波数（ＲＦ）回路及び少なくとも１つのアンテナを有するハブは、ワイヤレスネットワークアーキテクチャ（たとえば、ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャ）内の複数のセンサノードに通信を送信する。動作４０２において、ハブのＲＦ回路及び少なくとも１つのアンテナは、送信機及び受信機を有するワイヤレスデバイスを各々が有する複数のセンサノードからの通信を受信して、ワイヤレスネットワークアーキテクチャ内のハブのＲＦ回路との双方向通信を可能にする。動作４０３において、ワイヤレス制御デバイスを有するハブ（又はノード）の処理ロジックは、最初に、ある時間期間（たとえば、所定の時間期間、位置特定に十分な時間など）の間、センサノードのワイヤレスネットワークを第１のネットワークアーキテクチャ（たとえば、メッシュベースのネットワークアーキテクチャ）として構成されるようにする。動作４０４において、ハブ（又はノード）の処理ロジックは、特許出願第１４／８３０，６６８号に開示され参照により本明細書に組み込まれる様々な実施形態で説明されたような飛行時間技法及び信号強度技法のうちの少なくとも１つのために、周波数チャネル重複、周波数チャネルステッピング、マルチチャネル広帯域及び超広帯域のうちの少なくとも一方を使用して、少なくとも２つのノード（又はすべてのノード）の位置を特定する。動作４０６において、少なくとも２つのネットワークセンサノードの位置特定が完了すると、ハブ（又はノード）の処理ロジックは、任意の飛行時間測定が行われている場合飛行時間測定を終了させ、少なくとも２つのノードとの通信の信号強度の監視を続ける。同様に、少なくとも２つのノードは、ハブとの通信の信号強度を監視することができる。動作４０８において、ハブ（又はノード）の処理ロジックは、位置特定が完了すると、第２のネットワークアーキテクチャ（たとえば、ツリーベース若しくはツリー状のネットワークアーキテクチャ（又はメッシュベースの特徴をもたないツリーアーキテクチャ））においてワイヤレスネットワークを構成する。動作４１０において、ハブ（又はノード）の処理ロジックは、信号強度の任意の持続的変化が生じたかどうかを示す情報を少なくとも１つのセンサノード（又はハブ）から受信することができる。次いで、動作４１２において、ハブ（又はノード）の処理ロジックは、（それ自体で、又は少なくとも１つのセンサノードから受信された情報に基づいて）特定のノードに対する信号強度の持続的変化があったかどうかを決定する。そうである場合、方法は動作４０２に戻り、ハブの処理ロジックが、時間間隔の間第１のネットワークアーキテクチャとしてネットワークを構成し、本明細書で開示された飛行時間技法及び信号強度技法のうちの少なくとも１つ（たとえば、飛行時間技法及び信号強度技法）のために、周波数チャネル重複、周波数チャネルステッピング、マルチチャネル広帯域及び超広帯域のうちの少なくとも一方を使用して、動作４０４において位置測定を再トリガする。そうではなく、特定のノードについての信号強度の持続的変化がない場合、方法は動作４０８に戻り、ネットワークは第２のネットワークアーキテクチャを有し続ける。
【００５８】
ハブ（又は少なくとも１つのセンサノード）の処理ロジックが、ワイヤレスネットワークアーキテクチャ内の通信の信号強度を監視する図４Ａの動作４０６に達すると、一例では、ワイヤレスネットワークアーキテクチャ内の動き又は占有を決定するための方法４９０が図４Ｂに示されている。別の例では、図４Ｂの動作は、図４Ａの動作と同時に、又は図４Ａの動作とは別々に行われる。別の例では、図４Ｂの１又はそれ以上の動作はスキップされてもよく、動作の順序は変更されてもよい。
【００５９】
動作４３０において、ハブ（又は少なくとも１つのセンサノード）の１又はそれ以上の処理ユニット（又は処理ロジック）は、複数のセンサノードから受信されたＲＦ通信に関する電力レベル情報を特定する。動作４３２において、ハブ（又は少なくとも１つのセンサノード）の処理ロジックは、受信されたＲＦ通信が、ワイヤレスネットワークアーキテクチャ内で、占有若しくは動きのないベースライン状態を示すベースライン電力レベル、又は動き状態若しくは占有状態を示す１つ若しくは複数のしきい値電力レベルを有するものとして識別又は分類できるかどうかを決定する。たとえば、ベースライン電力レベルより下の第１のしきい値電力レベルは、センサノードペアの間の人間又はペットの動きを示すことができ、ベースライン電力レベルよりもさらに下の第２のしきい値電力レベルは、より小さい人間又はペットの占有を示すことができ、ベースライン電力レベルよりもさらに下の第３のしきい値電力レベルは、センサノードペアの間のより大きな人間の占有を示すことができる。ベースライン電力レベルより上の第４のしきい値電力レベルは、反射表面又は他の外乱がセンサノードペアの間に位置するかどうかを示すことができる。
【００６０】
動作４３４において、ハブ（又は少なくとも１つのセンサノード）の処理ロジックは、人間又はペットの動き及び人間又はペットの占有のうちの少なくとも１つが、受信されたＲＦ通信に関する電力レベル情報（たとえば、ベースライン状態、しきい値電力レベルなど）に基づいて、ワイヤレスネットワークアーキテクチャに関連付けられた環境（たとえば、屋内環境、屋外環境）内で発生したかどうかを決定する。
【００６１】
一例では、電力レベル情報は、それぞれ、動き状態又は占有状態が発生したかどうかを示すベースライン状態又はしきい値電力レベル状態が発生したかどうかを決定するために、しきいＲＳＳＩ値と比較されるべきＲＳＳＩの瞬時値を含む受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）情報を備える。
【００６２】
別の例では、電力レベル情報は、時間平均ＲＳＳＩ及びＲＳＳＩの変動の周波数分析のうちの少なくとも一方を決定して、動き状態又は占有状態を決定するために使用されるべき受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）情報を備える。
【００６３】
動作４３６において、処理ロジック（たとえば、ハブの処理ロジック、少なくとも１つのセンサノードの処理ロジック、ロボットの処理ロジック、ハブ、センサ、又はロボットの処理ロジックの組合せ）は、屋内環境の領域内の占有を示す占有状態の決定に基づいて、環境内のロボットの移動を誘導するために経路を決定する。一例では、ロボットが居住者に近接することを回避するために（たとえば、居住者と比べて異なる部屋又は領域に位置するロボット）経路が選択される。別の例では、ロボットが居住者に近接するために（たとえば、３〜１０フィート、同じ部屋又は領域）経路が選択される。
【００６４】
動作４３８において、処理ロジック（たとえば、ハブの処理ロジック、少なくとも１つのセンサノードの処理ロジック、ロボットの処理ロジック、ハブ、センサ、又はロボットの処理ロジックの組合せ）は、受信されたＲＦ通信に関する電力レベル情報に基づいて、環境内のロボットの場所を特定する。この推定された場所は、ロボットの較正に関して役立つ場合がある。
【００６５】
動作４４０において、ロボットの処理ロジックは、ロボットの画像取込みデバイスに、屋内環境内の様々な場所に関する画像データを取り込ませる。動作４４２において、少なくとも１つのセンサノード（又はハブ）の処理ロジックは、少なくとも１つのセンサの画像取込みデバイスに画像データを取り込ませる。
【００６６】
動作４４２において、処理ロジック（たとえば、ハブの処理ロジック、少なくとも１つのセンサノードの処理ロジック、ロボットの処理ロジック、ハブ、センサ、又はロボットの処理ロジックの組合せ）は、ロボットの画像データ、少なくとも１つのセンサの画像データ、及び受信されたＲＦ通信に関する電力レベル情報に基づいて、環境内のロボットのマッピングを決定する。マッピングは、屋内環境内のロボット用の座標系を含んでもよい。
【００６７】
動作４４４において、処理ロジック（たとえば、ハブの処理ロジック、少なくとも１つのセンサノードの処理ロジック、ロボットの処理ロジック）は、環境内で正常であると考えられないイベントを特定する。イベントは、受信されたＲＦ通信に関する電力レベル情報に少なくとも部分的に基づいてもよく、イベント（たとえば、開いている窓、ロックされていないドア、漏水、湿気、温度の変化など）を検出したローカルセンサに基づいてもよい。
【００６８】
動作４４８において、処理ロジック（たとえば、ハブの処理ロジック、少なくとも１つのセンサノードの処理ロジック）は、イベントの検出を示すために少なくとも１つの通信を生成する。動作４５０において、処理ロジック（たとえば、ハブの処理ロジック、少なくとも１つのセンサノードの処理ロジック）は、少なくとも１つの通信をロボットに伝送又は送信する。動作４５２において、処理ロジック（たとえば、ロボットの処理ロジック）は、少なくとも１つの通信の受信に応答して、検出されたイベントに近接する場所に移動することにより、イベントを調査するようにロボットを起動する。動作４５４において、処理ロジック（たとえば、ロボットの処理ロジック）は、検出されたイベントに関連する領域の画像を取り込む。動作４５６において、処理ロジック（たとえば、ロボットの処理ロジック）は、ロボットによって取り込まれた画像に基づいて、検出されたイベントが発生したかどうかを決定する。動作４５８において、処理ロジック（たとえば、ロボットの処理ロジック）は、ロボットによって決定されたように検出されたイベントが発生したかどうかを示す少なくとも１つの通信を生成し送信する。
【００６９】
図５Ａは、一実施形態による、ベースライン状態に関するセンサネットワークのＲＳＳＩ測定値のプロットを示す。ワイヤレスノード５１０は、ワイヤレスセンサネットワークのワイヤレスノード５１１と通信する。信号強度（たとえば、ＲＳＳＩ測定値）対時間のプロット５０５は、これらのノード間で存在（たとえば、人間、ペットなど）又は干渉が発生しないベースライン状態の間に、別のＲＦデバイス（たとえば、ノード５１１）から１つのＲＦデバイス（たとえば、ノード５１０）によって受信された例示的なＲＳＳＩ値を示す。ノードのうちの１つがハブの可能性もあることに留意されたい。ノード間に人間が存在しないこのベースライン状態では、ＲＳＳＩ値は、比較的小さい測定ノイズを伴うベースライン値（たとえば、４０〜５０ｄｂ）を表す。
【００７０】
図５Ｂは、一実施形態による、存在状態に関するセンサネットワークのＲＳＳＩ測定値のプロットを示す。ワイヤレスノード５１０は、ワイヤレスセンサネットワークのワイヤレスノード５１１と通信する。信号強度（たとえば、ＲＳＳＩ測定値）対時間のプロット５２０は、これらのノード間で存在（たとえば、人間、ペットなど）又は干渉（たとえば、ノード間に通常配置されない物体）が発生する存在状態の間に、別のＲＦデバイス（たとえば、ノード５１１）から１つのＲＦデバイス（たとえば、ノード５１０）によって受信された例示的なＲＳＳＩ値を示す。ノードのうちの１つがハブの可能性もあることに留意されたい。この存在状態では、たとえば、人が２つのノード間を通過する場合、ＲＳＳＩ値はプロット５０５の値と比較して変化する。ＲＳＳＩ値のこの変化は、存在及び動きを識別するために使用することができる。これは、ＲＳＳＩの瞬時値を検出することにより、ＲＳＳＩの時間平均値を使用することにより、ＲＳＳＩ変動の周波数分析を実行し、特定の変動周波数に応答することにより、又は当業者に明らかなはずの他のそのような技法によって実現されてもよい。
【００７１】
一例では、ＲＳＳＩ信号の第１の部分５２２及び第３の部分５２４は、プロット５０５のベースライン状態の間のＲＳＳＩ値と同様の値を含む。第２の部分５２３は、第１及び第３の部分よりも統計的に低い値を含む。ベースライン状態及び他の状態に関する異なるシグネチャを決定し、次いで、ＲＳＳＩ値のシグネチャと照合するために使用することができる。人間は、第２の部分５２３の間にノード５１０と５１１との間を通過した可能性が高い。異なるシグネチャ（たとえば、ベースライン値より小さく、第２の部分５２３より大きいＲＳＳＩ値）は、ペット又は子供がノード間を通過したことを示すことができる。
【００７２】
人間の存在及び動きが発生した領域を地図に精密に示すために、複数の通信中のノードを有するネットワークを使用することができる。図６は、一実施形態による、様々な部屋に広がるノード及び中央に位置するハブを有する例示的な建物（たとえば、住宅）を示す。一例では、ノードの位置は、あらかじめ定義されたユーザ入力又はノード自体による自動位置特定を介して知られる。位置特定のシステム及び方法は、参照により組み込まれる特許出願第１４／８３０，６６８号に開示されている。この例では、ノード６２１〜６２８は、部屋６２１〜６２３（たとえば、寝室、オフィス、貯蔵庫など）、キッチン／ダイニングエリア６１３、共用エリア６１４、及び部屋６１５（たとえば、リビングルーム、オープンエリア）を含む様々な部屋の中で、ハブ６２０と、かつ互いの間で通信している可能性がある。
【００７３】
図７は、一実施形態による、建物の様々な領域に居る人又は人々の考えられる動きの例を示す。一例では、ノード７２１〜７２８は、部屋７２１〜７２３（たとえば、寝室、オフィス、貯蔵庫など）、キッチン／ダイニングエリア７１３、共用エリア７１４、及び部屋７１５を含む様々な部屋の中で、ハブ７２０と、かつ互いの間で通信している可能性がある。図７のノード及びハブは、図６のノード及びハブと比較して、建物との同様の場所に配置され、同様の機能を有することができる。
【００７４】
図７において、一例では、人間が経路７６０〜７６５を経由して場所７５０〜７５５の間を移動する。センサ及びハブは、様々なノードペアの間のＲＳＳＩ測定値に基づいて人間の移動を監視することができる。
【００７５】
図８は、一実施形態による、建物の様々な領域に居る人又は人々の考えられる動きに基づくＲＳＳＩ測定値の例を示す。一例では、ノード８２１〜８２８は、部屋８２１〜８２３（たとえば、寝室、オフィス、貯蔵庫など）、キッチン／ダイニングエリア８１３、共用エリア８１４、及び部屋８１５を含む様々な部屋の中で、ハブ８２０と、かつ互いの間で通信している可能性がある。図８のノード及びハブは、図６及び図７のノード及びハブと比較して、建物との同様の場所に配置され、同様の機能を有することができる。図７の場所７５０〜７５５及び経路７６０〜７６５に示されたような存在／動きのパターンが与えられると、図８は、動きの領域内のペアに関する信号摂動（たとえば、プロット８３５、８３６、８３９〜８４２が信号摂動を示す）を用いて、様々なノードペアの中の代表的なＲＳＳＩ測定値を示す。そのようなデータは、次に、人々がどの領域に存在したかをローカルネットワークに示すことができる。存在の決定は、（動き及び／又は占有の存在がある）しきい値と比較された（存在又は動きがない）ＲＳＳＩの瞬時値、類似のしきい値に関連する時間平均ＲＳＳＩの比較、ＲＳＳＩの変動の周波数分析、及び当業者には明らかなはずの他のそのような技法に基づいて行うことができる。
【００７６】
一例では、プロット８３０〜８３４及び８３７〜８３８は、人間の存在又は動きからの摂動を含まないＲＳＳＩ測定値を含む。これらのＲＳＳＩ測定値は、図５Ａに示されたベースライン状態と同様であってもよい。プロット８３５、８３６、８３９〜８４２は、人間がセンサペア又はセンサとハブのペアの間を通過することによって引き起こされる可能性が高い摂動を含む。
【００７７】
一例では、プロット８３５の場合、ＲＳＳＩ信号の第１の部分８５０及び第３の部分８５２は、ベースライン状態（たとえば、プロット５０５）の間のＲＳＳＩ値と同様の値を含む。第２の部分８５１は、第１及び第３の部分よりも統計的に低い値を含む。ベースライン状態及び他の状態に関する異なるシグネチャを決定し、次いで、ＲＳＳＩ値のシグネチャと照合するために使用することができる。人間は、第２の部分８５１の間にノード８２５と別のノード（たとえば、８２６〜８２８）との間を通過した可能性が高い。プロット８３６の場合、ＲＳＳＩ信号の第１の部分８５３及び第３の部分８５５は、ベースライン状態（たとえば、プロット５０５）の間のＲＳＳＩ値と同様の値を含む。第２の部分８５４は、第１及び第３の部分よりも統計的に低い値を含む。人間は、第２の部分８５４の間に、ノード８２６と別のノード（たとえば、８２４，８２５）とのペアリングの間を通過した可能性が高い。プロット８３９の場合、ＲＳＳＩ信号の第１の部分８５６及び第３の部分８５８は、ベースライン状態（たとえば、プロット５０５）の間のＲＳＳＩ値と同様の値を含む。第２の部分８５７は、第１及び第３の部分よりも統計的に低い値を含む。人間は、第２の部分８５４の間に、近くのノードペアリング（たとえば、８２７と８２８など）の間を通過した可能性が高い。
【００７８】
プロット８４０の場合、ＲＳＳＩ信号の第１の部分８５９及び第３の部分８６１は、ベースライン状態（たとえば、プロット５０５）の間のＲＳＳＩ値と同様の値を含む。第２の部分８６０は、第１及び第３の部分よりも統計的に低い値を含む。人間は、第２の部分８５４の間に、近くのノードペアリング（たとえば、８２７と８２６、８２８と８２４又は８２５、８２１と８２６など）の間を通過した可能性が高い。
【００７９】
プロット８４１の場合、ＲＳＳＩ信号の第１の部分８６２及び第３の部分８６４は、ベースライン状態（たとえば、プロット５０５）の間のＲＳＳＩ値と同様の値を含む。第２の部分８６３は、第１及び第３の部分よりも統計的に低い値を含む。人間は、第２の部分８６３の間に、近くのノードペアリング（たとえば、８２８と８２６など）の間を通過した可能性が高い。
【００８０】
プロット８４２の場合、ＲＳＳＩ信号の第１の部分８６５及び第３の部分８６７は、ベースライン状態（たとえば、プロット５０５）の間のＲＳＳＩ値と同様の値を含む。第２の部分８６６は、第１及び第３の部分よりも統計的に低い値を含む。人間は、第２の部分８６６の間に、近くのノードペアリング（たとえば、８２８と８２６など）の間を通過した可能性が高い。
【００８１】
ＲＳＳＩの実装形態は、ＰＩＲベースの測定と比べていくつかの利点を有する。ＲＦ測定は、ＰＩＲなどの光学測定とは異なり、視線を必要としない。そのため、壁や他の障害物を横切って、又はそこを通して動き及び存在を検知することができる。加えて、ＲＳＳＩ測定値は、温度及び光の変動に敏感ではなく、ＰＩＲにおいて誤検出を引き起こす可能性がある。たとえば、ＰＩＲセンサへの直射日光又は反射は、誤検出の読取り又は空読取り（検出漏れ）をもたらす可能性がある。
【００８２】
ＲＳＳＩ情報は、占有を検出するために使用することもできる。図９Ａ及び図９Ｂは、一実施形態による、ＲＳＳＩ測定値に基づいてどのように占有を検出できるかを示す。一例では、ノード９２１〜９２８は、部屋９２１〜９２３（たとえば、寝室、オフィス、貯蔵庫など）、キッチン／ダイニングエリア９１３、共用エリア９１４、及び部屋９１５（たとえば、リビングルーム、オープンエリア）を含む様々な部屋の中で、ハブ９２０と、かつ互いの間で通信している可能性がある。人間９７０及び人間９７１を用いて示されたような存在が与えられると、図９Ｂは、部屋９１１の領域内のペアに関する信号摂動（たとえば、プロット９５２が信号摂動を示す）を用いて、様々なノードペアの中の代表的なＲＳＳＩ測定値を示す。そのようなデータは、次に、人々（たとえば、人間９７０及び人間９７１）がどの領域に存在したかをローカルネットワークに示すことができる。存在の決定は、（動き及び／又は占有の存在がある）しきい値と比較された（動き及び／又は占有の存在がない）ＲＳＳＩの瞬時値、類似のしきい値に関連する時間平均ＲＳＳＩの比較、ＲＳＳＩの変動の周波数分析、及び当業者には明らかなはずの他のそのような技法に基づいて行うことができる。
【００８３】
一例では、図９Ｂのプロット９５０〜９５１及び９５５〜９６２は、人間の存在又は動きからの摂動を含まないＲＳＳＩ測定値を含む。これらのＲＳＳＩ測定値は、図５Ａに示されたベースライン状態と同様であってもよい。プロット９５２は、少なくとも一人の人間がセンサペア又はセンサとハブのペアの間を通過することによって引き起こされた可能性が高い摂動を含む。
【００８４】
一例では、プロット９５２の場合、ＲＳＳＩ信号の第１の部分９５３及び第３の部分９５４は、ベースライン状態（たとえば、プロット５０５）の間のＲＳＳＩ値と同様の値を含む。第２の部分９５４は、第１の部分よりも統計的に低い値を含む。ベースライン状態及び他の状態に関する異なるシグネチャを決定し、次いで、ＲＳＳＩ値のシグネチャと照合するために使用することができる。少なくとも一人の人間は、第２の部分９５４の間に、ノード９２３と別のノード（たとえば、９２４，９２５、ハブ９２０）とのペアリングの間を通過した可能性が高い。
【００８５】
この情報は、ホームセキュリティシステムの動作の制御、照明、暖房、若しくは冷房の動作の制御、又は自律清掃ロボットの派遣などの適切なアクションを容易にすることができる。たとえば、重要な活動が発生した住宅の領域に関する情報は、清掃ロボットがそれらの領域の清掃を優先させるために使用することができる。別の例として、動き検出は、その時に存在する部屋の居住者の不都合を回避するために、清掃ロボットに特定の部屋の清掃の優先順位付けを解除させるために使用することができる。図８は、ロボットが、ＲＳＳＩを使用する累積占有率推定値に基づいて、一実施形態による高い検出された占有率で領域（たとえば、８１３、８１５）の清掃を優先する経路８７０を有する一例を示す。図９Ｂは、ロボットが、居住者が存在する領域（たとえば、部屋９１１）の清掃の優先順位付けを、居住者に迷惑を掛けないようにロボットが解除する経路９７０を有する一例を示す。ロボットは、居住者がいない他の領域を清掃する。
【００８６】
ＲＳＳＩ測定値は相対的な位置決めにも使用することができる。これは、たとえば、屋内のロボット、ドローン、又は屋内環境内を移動する他のそのようなデバイスを誘導するために使用されてもよい。一般に、ＲＳＳＩ信号は、（干渉信号が存在している可能性があるか、又はマルチパス信号が可能な場合の状況に関するいくつかの例外を除いて）２つの通信デバイスが最も近いときに最も強い。一例として、これは、絶対ノード位置を知る必要なしに、清掃ロボットの関心領域を識別するために利用することができる。図７、図８、図９Ａ、及び図９Ｂに示されたサンプルビルディング（たとえば、住宅）において、清掃ロボットは、一実施形態による図１０に示されたような清掃パターンを辿ることができる。建物１０００は、部屋１０１０〜１０１２、キッチン／ダイニングエリア１０１３、部屋１０１５、及び共用エリア１０１４を含む。経路１０５０の間に、ロボット１０９０は、ノード１０２０〜１０２８及びハブ１０２０の大部分又はすべてに接近し、関連するノード領域１０３１〜１０３８を通過する可能性が高い。ロボット１０９０がＲＦ受信機を備え、ＲＦデバイスとして働くことができる場合、ロボットとすべてのノードとの間でＲＳＳＩ測定を実行することができる。ロボットが個々のノードに近づくと、そのノードに関連付けられたＲＳＳＩ値が増加する。これを使用すると、ロボットはノードがその経路に対してどこに位置するかを判断することができる。ロボットがマッピング能力又は経路記憶能力を有する場合、ロボットは関心のある任意のノードにロボット自体をナビゲートすることができる。ロボットがそれ自体のハウスマップ又は経路履歴に対してノードの位置を特定すると、ロボットは任意のノード領域に自動的に派遣される。これは、本明細書で説明されたような存在／活動のＲＳＳＩ測定値と組み合わせることができる。しかしながら、このようにして、ハウスマップに対するノードの絶対位置は必要ではない。
【００８７】
本明細書の技法は、画像ベースのマッピング技法を活用することもできる。そのような技法は、ｉＲｏｂｏｔ９００シリーズなどのいくつかの屋内ロボットにすでに導入されている。移動ロボットによる画像ベースのエリアマッピングの現在の実装形態は、ロボットが環境を通って移動するときにロボットによって撮られた画像に依存する。これは、画像ベースの同時位置特定及びマッピング（ＳＬＡＭ）のための基礎である。清掃ロボットの例では、ロボットがその環境を通って移動するときに画像を取り込み、それらの画像を分析して環境内のその位置を特定する。画像情報は、より良いマッピングのために、ロボットからの他の感覚データ（たとえば、加速度、方向など）と組み合わせることができる。しかしながら、画像データは、通常床レベルのロボットの視点によって制限される。異なる視点からの環境の追加画像を導入することにより、マッピング全体が改善されてもよい。たとえば、ホームモニタリング及び／又はセキュリティシステムは、部屋又は住宅の領域ごとに１又はそれ以上の画像取込みデバイス（たとえば、カメラ、センサなど）を含んでもよい。これらは、しばしば、床の上又は床から一定の距離（たとえば、４〜７フィート）に取り付けられる。そのような視野角からの画像を床レベルのロボットから撮られた画像と組み合わせることにより、環境のより良い表現を提供することができる。これは、一実施形態による図１１に概略的に示されている。領域１１００は、床１１０２、ロボット１１１０、椅子１１２０〜１１２１、テーブル１１２２、及び画像取込みデバイス１１３０〜１１３１を含む。この例では、ロボット１１１０はポイント１１５０〜１１５５を取り込み、画像取込みデバイス１１３０はポイント１１５３〜１１５６を取り込み、画像取込みデバイス１１３１はポイント１１５１、１１５２、及び１１５７〜１１５９を取り込む。
【００８８】
画像ベースのマッピングの確度は、ワイヤレスネットワークによって提供される位置特定を使用して強化及び／又は改善することができる。一実施形態では、ロボットは、センサの画像を取り込むことができ、ワイヤレスネットワークを介して決定された位置特定情報に基づいてロボットの位置を特定することができる。別の実施形態では、ロボット及び／又はセンサノードは、光学エミッタ及び検出器を備え、その結果、ロボット及び／又はセンサノードは、一方又は他方からの光放出を検出して近接を識別し、次いで、マッピング確度を高めるためにネットワーク提供の位置特定情報と組み合わせることができる。
【００８９】
加えて、ロボットは、移動している間に部屋の画像を要求することができる。画像は、ロボットの存在を識別するために分析することができる。これは、画像取込みデバイス（たとえば、カメラ）の既知の位置と組み合わされて、ロボット又はカメラシステムによるマッピングをさらに改善するために使用することができる。続いて、ロボットは、画像取込みデバイスの視野内のそれ自体の中の画像を要求することができる。そのような画像は、ロボットによる位置特定確度を改善するために使用することができる。たとえば、ロボットがその視野内の（椅子及びテーブルなどの）２つの物体を識別する場合、画像取込みデバイスは、同じ視野内のロボット及び対象物の画像を取り込むこともできる。その結果、物体に対するロボットの相対位置を算出することができる。
【００９０】
さらに、画像取込みデバイス（たとえば、カメラ）の場所がわかっている場合、ロボットが視野を通って移動するときにロボットの画像からより多くの情報を取得することができる。一例として、ロボットは既知の一定速度で移動することができる。図１２に示されたように、ビュー１２００及び１２１０の２つの画像が既知の時間間隔で撮られた場合、その時間情報は、図１２に示されたように、視野内を移動したロボット速度及び距離ｄと組み合わせて、ロボットに対するカメラの相対距離及び視野内の他の物体の距離を算出することができる。一例では、第１のビュー１２００が時刻ｔ０に取り込まれ、第２のビュー１２１０が時刻ｔ１に取り込まれる。各ビューは、椅子１２４０〜１２４１及びテーブル１２４２を含む。
【００９１】
単一又は複数のカメラの視野を通ってロボット（又は別の物体）が移動するときにその画像を取り込むことは、カメラの位置特定を改善することもできる。２つのカメラによって視認可能な移動物体の場合、異なるカメラの視野における相対的な場所変化は、互いに対するカメラの場所を推定するために使用することができる。加えて、清掃ロボットが環境のそれ自体の地図を生成する場合、それ自体の地図内のロボットの場所は、より良い全体的な環境マッピングのために、カメラの位置特定マップ内のその推定場所とともに使用することができる。
【００９２】
センサネットワーク及びロボットから利用可能な組み合わされたデータ及びアクションは、様々な屋内機能を強化するために使用することができる。たとえば、ロボットは、一実施形態による図１３のビュー１３００に示されたように、屋内環境内の資産を追跡するために使用することができる。ロボットの画像取込みデバイス（たとえば、カメラ）は視野１３００を有する。一実施形態では、これは、ＳＬＡＭ及び／又はワイヤレスネットワークによって提供される位置特定に関連することができる。ロボットは、資産の位置、移動、又は不在をワイヤレスネットワークに通信することができる。ビュー１３００内の資産は、ランプ１３１０、椅子１３１１、時計１３１２、トロフィー１３１３などを含む。この情報は、たとえば、ホームセキュリティを改善するために使用されてもよい。
【００９３】
別の実施形態では、ロボットは、屋内状態を検証するためにワイヤレスネットワークと連携して使用されてもよい。図１４Ａ及び図１４Ｂは、一実施形態による建物又は屋内環境内でのイベント（たとえば、窓が開いている、漏水が検出されているなど）を確認するために、ロボットがどのように使用されてもよいかを示す。この例では、ノード１４２１〜１４２８は、部屋１４２１〜１４２３（たとえば、寝室、オフィス、貯蔵庫など）、キッチン／ダイニングエリア１４１３、共用エリア１４１４、及び部屋１４１５（たとえば、リビングルーム、オープンエリア）を含む様々な部屋の中で、ハブ１４２０と、かつ互いの間で通信している可能性がある。
【００９４】
部屋１４１１内の窓の開放は、ワイヤレスネットワークの部屋１４１１に配置されたセンサ（たとえば、センサ１４２３、開閉センサ１４５８など）を使用して検出されている可能性がある。開かれていることが予想されないときの開放状態での窓の検知は、検出センサ又はハブが開放窓イベント１４５７を引き起こす原因となる可能性がある。一例では、検出センサは、開放窓の検出を示す通信をハブに送信し、次いで、ハブは開放窓イベントを生成する。
【００９５】
別の例では、ワイヤレスネットワークの領域１４１３に位置するセンサ（たとえば、ワイヤレスネットワークのセンサ１４２５、漏水及び／又は湿気検出器１４５９など）を使用して、キッチン／ダイニングエリア１４１３の近傍で漏水が検出されている可能性がある。漏水又は湿気の検知は、検出センサ、検出器、又はハブが漏水／湿気イベント１４５４を引き起こす原因となる可能性がある。一例では、検出センサ又は検出器は、漏水／湿気の検出を示す通信をハブに送信し、次いで、ハブは漏水／湿気イベントを生成する。
【００９６】
ロボットの充電及び他のロボット操作のためのロボットステーション１４５０を有するロボット１４５２は、様々なタイプのイベント（たとえば、イベント１４５７、イベント１４５４など）を確認することができる。ロボット１４５２は、ハブ１４２０又はワイヤレスセンサネットワークの任意のセンサから通信を受信することができる。通信はイベント検出を示すことができる。イベント検出通信の受信に応答して、ロボットは、領域１４１３に配置されてビュー１４５３を有することができる。ロボット１４５２は、１又はそれ以上の画像又はビデオを取り込んで、漏水／湿気検出イベント１４５４を確認することができる。別の例では、ハブ又はセンサから開放窓検出通信を受信したロボット１４５２は、部屋１４１１に配置されてビュー１４５６を有することができる。ロボット１４５２は、１又はそれ以上の画像又はビデオを取り込んで、開放窓イベント１４５７を確認することができる。
【００９７】
ハブは、本発明の実施形態による様々な方法で物理的に実装されてもよい。図１５Ａは、一実施形態による、電源コンセント用のオーバーレイ１５００として実装されたハブの例示的な実施形態を示す。オーバーレイ１５００（たとえば、フェースプレート）は、ハブ１５１０と、ハブを電気コンセント１５０２に結合する接続１５１２（たとえば、通信リンク、信号線、電気接続など）とを含む。代替として（又は追加として）、ハブはコンセント１５０４に結合される。オーバーレイ１５００は、安全及び美的目的のために、電気コンセント１５０２及び１５０４を覆うか又は密閉する。
【００９８】
図１５Ｂは、一実施形態による、電源コンセント用のオーバーレイとして実装されたハブ１５２０のブロック図の分解図の例示的な実施形態を示す。ハブ１５２０は、周期的に方向を反転する交流（ＡＣ）を、一方向にのみ流れる直流（ＤＣ）に変換する電源整流器１５３０を含む。電源整流器１５３０は、接続１５１２（たとえば、通信リンク、信号線、電気接続など）を介してコンセント１５０２からＡＣを受け取り、接続１５３２（たとえば、通信リンク、信号線、電気接続など）を介してコントローラ回路１５４０に電力を供給するために、かつ接続１５３４（たとえば、通信リンク、信号線、電気接続など）を介してＲＦ回路１５５０に電力を供給するために、ＡＣをＤＣに変換する。コントローラ回路１５４０は、メモリ１５４２を含むか、又は、本明細書で説明されたように、ハブの動作（たとえば、ワイヤレス非対称ネットワークの形成及び監視、位置特定、占有及び動きの決定、イベントの識別及び検証、ロボット動作の誘導など）を制御するためのコントローラ回路１５４０の処理ロジック１５４４（たとえば、１つ若しくは複数の処理ユニット）によって実行される命令を記憶するメモリに結合される。ＲＦ回路１５５０は、ワイヤレスセンサノードと（１又はそれ以上の）アンテナ１５５２を介して双方向通信を送受信するためのトランシーバ又は個別の送信機１５５４及び受信機１５５６の機能を含んでもよい。ＲＦ回路１５５０は、接続１５３４（たとえば、通信リンク、信号線、電気接続など）を介してコントローラ回路１５４０と双方向に通信する。ハブ１５２０はワイヤレス制御デバイス１５２０であり得るか、又はコントローラ回路１５４０、ＲＦ回路１５５０、及び（１又はそれ以上の）アンテナ１５５２は組み合わされて、本明細書で説明されたワイヤレス制御デバイスを形成することができる。
【００９９】
図１６Ａは、一実施形態による、コンピュータシステム、アプライアンス、又は通信ハブ内に配置するためのカードとして実装されたハブの例示的な実施形態を示す。カード１６６２は、矢印１６６３によって示されたように、システム１６６０（たとえば、コンピュータシステム、アプライアンス、又は通信ハブ）に挿入することができる。
【０１００】
図１６Ｂは、一実施形態による、コンピュータシステム、アプライアンス、又は通信ハブ内に配置するためのカードとして実装されたハブ１６６４のブロック図の例示的な実施形態を示す。ハブ１６６４は、接続１６７４（たとえば、通信リンク、信号線、電気接続など）を介してコントローラ回路１６６８に電力（たとえばＤＣ電源）を供給し、接続１６７６（たとえば、通信リンク、信号線、電気接続など）を介してＲＦ回路１６７０に電力を供給する電源１６６６を含む。コントローラ回路１６６８は、メモリ１６６１を含むか、又は、本明細書で説明されたように、ワイヤレス非対称ネットワーク内の形成、監視、及び通信用のハブの動作を制御するためのコントローラ回路１６６８の処理ロジック１６６３（たとえば、１つ若しくは複数の処理ユニット）によって実行される命令を記憶するメモリに結合される。ＲＦ回路１６７０は、ワイヤレスセンサノードと（１又はそれ以上の）アンテナ１６７８を介して双方向通信を送受信するためのトランシーバ又は個別の送信機１６７５及び受信機１６７７の機能を含んでもよい。ＲＦ回路１６７０は、接続１６７２（たとえば、通信リンク、信号線、電気接続など）を介してコントローラ回路１６６８と双方向に通信する。ハブ１６６４はワイヤレス制御デバイス１６６４であり得るか、又はコントローラ回路１６６８、ＲＦ回路１６７０、及び（１又はそれ以上の）アンテナ１６７８は組み合わされて、本明細書で説明されたワイヤレス制御デバイスを形成することができる。
【０１０１】
図１６Ｃは、一実施形態による、アプライアンス（たとえば、スマート洗濯機、スマート冷蔵庫、スマートサーモスタット、他のスマートアプライアンスなど）内に実装されたハブの例示的な実施形態を示す。アプライアンス１６８０（たとえばスマート洗濯機）はハブ１６８２を含む。
【０１０２】
図１６Ｄは、一実施形態による、アプライアンス（たとえば、スマート洗濯機、スマート冷蔵庫、スマートサーモスタット、他のスマートアプライアンスなど）内に実装されたハブ１６８４のブロック図の分解図の例示的な実施形態を示す。ハブは、接続１６９６（たとえば、通信リンク、信号線、電気接続など）を介してコントローラ回路１６９０に電力（たとえばＤＣ電源）を供給し、接続１６９８（たとえば、通信リンク、信号線、電気接続など）を介してＲＦ回路１６９２に電力を供給する電源１６８６を含む。コントローラ回路１６９０は、メモリ１６９１を含むか、又は、本明細書で説明されたように、ワイヤレス非対称ネットワークの形成、監視、及び位置特定の実行用のハブの動作を制御するためのコントローラ回路１６９０の処理ロジック１６８８（たとえば、１つ若しくは複数の処理ユニット）によって実行される命令を記憶するメモリに結合される。ＲＦ回路１６９２は、ワイヤレスセンサノードと（１又はそれ以上の）アンテナ１６９９を介して双方向通信を送受信するためのトランシーバ又は個別の送信機１６９４及び受信機１６９５の機能を含んでもよい。ＲＦ回路１６９２は、接続１６８９（たとえば、通信リンク、信号線、電気接続など）を介してコントローラ回路１６９０と双方向に通信する。ハブ１６８４はワイヤレス制御デバイス１６８４であり得るか、又はコントローラ回路１６９０、ＲＦ回路１６９２、及び（１又はそれ以上の）アンテナ１６９９は組み合わされて、本明細書で説明されたワイヤレス制御デバイスを形成することができる。
【０１０３】
一実施形態では、ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャを提供するための装置（たとえば、ハブ）は、命令を実行して、ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャ内の通信を確立し制御するために、ハブの命令、処理ロジック（たとえば、１又はそれ以上の処理ユニット、処理ロジック１５４４、処理ロジック１６６３、処理ロジック１６８８、処理ロジック１７６３、処理ロジック１８８８）を記憶するためのメモリと、ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャ内の通信を送受信するために、複数のアンテナ（たとえば、（１又はそれ以上の）アンテナ１５５２、（１又はそれ以上の）アンテナ１６７８、（１又はそれ以上の）アンテナ１６９９、アンテナ１３１１、１３１２、及び１３１３など）を含む無線周波数（ＲＦ）回路（たとえば、ＲＦ回路１５５０、ＲＦ回路１６７０、ＲＦ回路１６９２、ＲＦ回路１８９０）とを含む。ＲＦ回路及び複数のアンテナは、ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャ内の装置のＲＦ回路との双方向通信を可能にするために、送信機及び受信機（又はトランシーバの送信機及び受信機の機能）を備えたワイヤレスデバイスを各々が有する複数のセンサノード（たとえば、ノード１、ノード２）に通信を送信する。処理ロジック（たとえば、１又はそれ以上の処理ユニット）は、命令を実行して、複数のセンサノードが装置との周期的な双方向通信が可能であるように少なくとも１つの周期保証タイムスロットのタイミングを交渉し、受信されたＲＦ通信の電力レベルに基づいてワイヤレスネットワークアーキテクチャ内の動き及び占有のうちの少なくとも一方を決定するように構成される。
【０１０４】
一例では、ハブの１又はそれ以上の処理ユニットは、命令を実行して、ワイヤレスネットワークアーキテクチャに関連付けられた、屋内環境内の人間又はペットの動き及び人間又はペットの占有を決定することに基づいて、ワイヤレスネットワークアーキテクチャ内の動き及び占有のうちの少なくとも一方を決定するように構成される。
【０１０５】
一例では、ハブの１又はそれ以上の処理ユニットは、命令を実行して、ワイヤレス非対称ネットワーク内のベースライン状態を示すベースライン電力レベルを有するＲＦ通信の第１のセットを識別することと、同様に動き状態又は占有状態を示すしきい値電力レベルを有するＲＦ通信の第２のセットを識別することとを含む、受信されたＲＦ通信の電力レベルを特定するように構成される。
【０１０６】
一例では、電力レベルは、動き状態又は占有状態を決定するためにしきい値レベル用のＲＳＳＩのしきい値と比較されるべきベースラインレベル用のＲＳＳＩのベースライン値を含む受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）情報を備える。
【０１０７】
一例では、複数のセンサノードは、第１のグループのセンサノードと、第２のグループのセンサノードとを含む。第１のグループのセンサノードのうちの少なくとも１つの送信機は、第１の周期保証タイムスロットの間に動作可能であるように構成され、第２のグループのセンサノードのうちの少なくとも１つの送信機は、第１又は第２の周期保証タイムスロットの間に動作可能であるように構成される。
【０１０８】
リチウムイオン、リチウム塩化チオニル、リチウムマンガン酸化物、リチウムポリマー、リン酸リチウムなどのリチウム系化学物質、及び当業者には明らかなはずの他のそのような化学物質を含む、様々なバッテリがワイヤレスセンサノードの中で使用することができる。使用することができるさらなる化学物質には、ニッケル金属水素化物、標準アルカリ電池化学物質、銀亜鉛及び亜鉛空気電池化学物質、標準炭素亜鉛電池化学物質、鉛酸電池化学物質、又は当業者には明らかなはずの任意の他の化学物質が含まれる。
【０１０９】
本発明はまた、本明細書に記載された動作を実行するための装置に関する。この装置は、必要な目的のために特別に構築されてもよく、又はコンピュータに記憶されたコンピュータプログラムによって選択的に起動又は再構成された汎用コンピュータを備えてもよい。そのようなコンピュータプログラムは、限定はしないが、フロッピーディスク、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、及び光磁気ディスクを含む任意のタイプのディスク、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、磁気カード若しくは光カード、又は電子命令を記憶するのに適した任意のタイプの媒体などのコンピュータ可読記憶媒体に記憶されてもよい。
【０１１０】
本明細書で提示されたアルゴリズム及びディスプレイは、本来、いかなる特定のコンピュータ又は他の装置にも関連しない。様々な汎用システムは、本明細書の教示によるプログラムと共に使用されてもよく、又は必要な方法動作を実行するためにより特殊化された装置を構築することが好都合であることがわかるかもしれない。
【０１１１】
図１７は、一実施形態による、センサノードのブロック図を示す。センサノード１７００は、接続１７７４（たとえば、通信リンク、信号線、電気接続など）を介してコントローラ回路１７２０に電力（たとえば、ＤＣ電源）を供給し、接続１７７６（たとえば、通信リンク、信号線、電気接続など）を介してＲＦ回路１７７０に電力を供給し、接続１７４６（通信リンク、信号線、電気接続など）を介して検知回路１７４０に電力を供給する電源１７１０（たとえば、エネルギー源、バッテリ電源、一次電池、充電式電池など）を含む。コントローラ回路１７２０は、メモリ１７６１を含むか、又は、本明細書で説明されたように、センサノードの動作（たとえば、ワイヤレス非対称ネットワークの形成及び監視、位置特定、占有及び動きの決定、イベントの識別及び検証、ロボット動作の誘導など）を制御するためのコントローラ回路１７２０の処理ロジック１７６３（たとえば、１つ若しくは複数の処理ユニット）によって実行される命令を記憶するメモリに結合される。ＲＦ回路１７７０（たとえば、通信回路）は、（１又はそれ以上の）ハブ及びオプションのワイヤレスセンサノードと（１又はそれ以上の）アンテナ１７７８を介して双方向通信を送受信するトランシーバ又は個別の送信機１７７５及び受信機１７７７の機能を含んでもよい。ＲＦ回路１７７０は、接続１７７２（たとえば、電気接続）を介してコントローラ回路１７２０と双方向に通信する。検知回路１７４０は、（１又はそれ以上の）画像センサ及び回路１７４２、（１又はそれ以上の）湿度センサ及び回路１７４３、（１又はそれ以上の）温度センサ及び回路、（１又はそれ以上の）湿度センサ及び回路、（１又はそれ以上の）大気質センサ及び回路、（１又はそれ以上の）光センサ及び回路、（１又はそれ以上の）モーションセンサ及び回路１７４４、（１又はそれ以上の）オーディオセンサ及び回路１７４５、（１又はそれ以上の）磁気センサ及び回路１７４６、並びに（１又はそれ以上の）センサ及び回路ｎを含む、様々なタイプの検知回路及び（１又はそれ以上の）センサを含む。
【０１１２】
図１８は、一実施形態による、ハブを有するシステム１８００のブロック図を示す。システム１８００は、ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャのハブ１８８２又は中央ハブを含むか、又はそれと一体化される。システム１８００（たとえば、コンピューティングデバイス、スマートＴＶ、スマートアプライアンス、通信システムなど）は、ワイヤレス通信を送受信するために、任意のタイプのワイヤレスデバイス（たとえば、携帯電話、ワイヤレスフォン、タブレット、コンピューティングデバイス、スマートＴＶ、スマートアプライアンスなど）と通信することができる。システム１８００は、コントローラ１８２０及び処理ユニット１８１４を含む処理システム１８１０を含む。処理システム１８１０は、それぞれ、１又はそれ以上の双方向通信リンク又は信号線１８９８、１８１８、１８１５、１８１６、１８１７、１８１３、１８１９、１８１１を介して、ハブ１８８２、入力／出力（Ｉ／Ｏ）ユニット１８３０、無線周波数（ＲＦ）回路１８７０、オーディオ回路１８６０、１又はそれ以上の画像又はビデオを取り込むための光学デバイス１８８０、システム１８００のための（たとえば、三次元の）動きデータを決定するためのオプションのモーションユニット１８４４（たとえば、加速度計、ジャイロスコープなど）、電力管理システム１８４０、及び機械アクセス可能非一時的媒体１８５０と通信する。
【０１１３】
ハブ１８８２は、接続１８８５（たとえば、通信リンク、信号線、電気接続など）を介してコントローラ回路１８８４に電力（たとえばＤＣ電源）を供給し、接続１８８７（たとえば、通信リンク、信号線、電気接続など）を介してＲＦ回路１８９０に電力を供給する電源１８９１を含む。コントローラ回路１８８４は、メモリ１８８６を含むか、又は、本明細書で説明されたように、ハブの動作（たとえば、ワイヤレス非対称ネットワークの形成及び監視、位置特定、占有及び動きの決定、イベントの識別及び検証、ロボット動作の誘導など）を制御するためのコントローラ回路１８８４の処理ロジック１８８８（たとえば、１つ若しくは複数の処理ユニット）によって実行される命令を記憶するメモリに結合される。ＲＦ回路１８９０は、ワイヤレスセンサノード又は他のハブと（１又はそれ以上の）アンテナ１８９６を介して双方向通信を送受信するためのトランシーバ又は個別の送信機（ＴＸ）１８９２及び受信機（ＲＸ）１８９４の機能を含んでもよい。ＲＦ回路１８９０は、接続１８８９（たとえば、通信リンク、信号線、電気接続など）を介してコントローラ回路１８８４と双方向に通信する。ハブ１８８２はワイヤレス制御デバイス１８８４であり得るか、又はコントローラ回路１８８４、ＲＦ回路１８９０、及び（１又はそれ以上の）アンテナ１８９６は組み合わされて、本明細書で説明されたワイヤレス制御デバイスを形成することができる。
【０１１４】
システムのＲＦ回路１８７０及び（１又はそれ以上の）アンテナ１８７１、並びにハブ１８８２のＲＦ回路１８９０及び（１又はそれ以上の）アンテナ１８９６は、ワイヤレスリンク又はネットワークを介して、本明細書で説明されたハブ又はセンサノードの１又はそれ以上の他のワイヤレスデバイスに情報を送受信するために使用される。オーディオ回路１８６０は、オーディオスピーカ１８６２及びマイクロフォン１０６４に結合され、音声信号を処理するための既知の回路を含む。１又はそれ以上の処理ユニット１８１４は、コントローラ１８２０を介して１又はそれ以上の機械アクセス可能非一時的媒体１８５０（たとえば、コンピュータ可読媒体）と通信する。媒体１８５０は、１又はそれ以上の処理ユニット１８１４が使用するためのコード及び／又はデータを記憶することができる、任意のデバイス又は媒体（たとえば、ストレージデバイス、記憶媒体）であり得る。媒体１８５０は、限定はしないが、キャッシュ、主メモリ、及び二次メモリを含むメモリ階層を含むことができる。
【０１１５】
媒体１８５０又はメモリ１８８６は、本明細書に記載された方法又は機能のうちの任意の１又は複数を具現化する１又はそれ以上の命令セット（又はソフトウェア）を記憶する。ソフトウェアは、オペレーティングシステム１８５２、ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャを確立、監視、及び制御するためのネットワークサービスソフトウェア１８５６、通信モジュール１８５４、並びにアプリケーション１８５８（たとえば、住宅又は建物のセキュリティアプリケーション、住宅又は建物のインテグリティアプリケーション、ロボットアプリケーション、開発者向けアプリケーションなど）を含んでもよい。ソフトウェアはまた、媒体１８５０、メモリ１８８６、処理ロジック１８８８内に、又はデバイス１８００によるその実行中に処理ユニット１８１４内に、完全に又は少なくとも部分的に存在してもよい。図１８に示された構成要素は、１又はそれ以上の信号処理集積回路及び／又は特定用途向け集積回路を含む、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はそれらの任意の組合せで実装されてもよい。
【０１１６】
通信モジュール１８５４は他のデバイスとの通信を可能にする。Ｉ／Ｏユニット１８３０は、様々なタイプの入力／出力（Ｉ／Ｏ）デバイス１８３４（たとえば、ユーザ入力を受信し、出力を表示するためのディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ、陰極線管（ＣＲＴ）、タッチディスプレイデバイス、又はタッチスクリーン、オプションの英数字入力デバイス）と通信する。
【０１１７】
前述の明細書では、本発明がその特定の例示的な実施形態を参照して記載されている。しかしながら、本発明の広範な趣旨及び範囲から逸脱することなく、それらに対して様々な修正及び変更が行われてもよいことは明らかであろう。したがって、明細書及び図面は、限定的な意味ではなく例示的な意味において考えられるべきものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｂ（２）】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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